水泥指加水拌和成塑性浆后能胶结砂石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料

当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的 钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破， 铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行， 水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。 水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。
随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细 孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、 水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体 之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而 进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分 的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。
硅酸二钙 水 水化硅酸钙 氢氧化钙
3CaO Al2O3 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O
铝酸三钙 水
水化铝酸三钙
4CaO Al2O3 Fe2O3 7H2O 3CaO Al2O3 6H2O CaO Fe2O3 H2O
铁铝酸四钙 水 水化ห้องสมุดไป่ตู้酸三钙 水化铁酸钙
•水泥中的石膏也很快与水化铝酸钙反应生成 难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙 矾石晶体：
•4. 硅酸盐水泥的凝结和硬化 • 水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一 方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分 逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液 中很快达饱和或过饱和状态而不断析出， 水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大， 使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小， 越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结 构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑 性，表现为水泥的初凝。
3(CaSO4 2H2O) 3CaO Al2O3 6H2O 19H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O
水化硫铝酸钙（钙矾石） •经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的 水化产物主要有：水化硅酸钙(50%)、氢氧 化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水 化硫铝酸钙等新生矿物。
由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很 快凝结，为使工程使用时有足够的操作 时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥 加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化， 石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的 钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形 成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面， 从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水 泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低 了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间 得以延缓。
•3.硅酸盐水泥的水化 • 硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很 快发生水化反应，生成各种水化物。
2(3CaO SiO2 ) 6H2O 3CaO SiO2 3H2O 3Ca(OH )2
硅酸三钙 水 水化硅酸钙 氢氧化钙
2(2CaO SiO2 ) 4H2O 3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca(OH )2
生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨
一烧”：先将原材料破碎并按其化学成分配 料后，在球磨机中研磨为生料。然后入窑锻 烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的 水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球 磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥。
•二.硅酸盐水泥熟料的矿物组成 • 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为: •（ｌ）硅酸三钙 • 硅酸三钙的化学成分为 •３ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为Ｃ3S。它是硅酸 盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥 熟料总量的３６％～６０％。硅酸三钙遇水 后能够很快与水产生水化反应，并产生较多 的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别 是对水泥３～７天内的早期强度以及后期强 度都起主要作用。
但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度 有所贡献。
•（４）铁铝酸四钙 •铁铝酸四钙的化学成分为: •４CaO·Al2O3·Fe2O3，其简写为Ｃ4AF， 约占水泥熟料总量的10％～18％。铁铝 酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热
较低，水化产物的强度不高，对水泥石
的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度 贡献较大。
硅酸盐水泥在国际上分为两种类型： 不掺混合材的称I型硅酸盐水泥，其代号 为P. I；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不 超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿 渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代 号为Ｐ．II。
一. 硅酸盐水泥的生产 生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质
和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅 烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。
• 随着水泥水化的不断进行，水泥浆结 构内部孔隙不断被新生水化物填充和加 固的过程，称为水泥的“凝结”。随后 产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造 石——水泥石，这一过程称为水泥的 “硬化”。 • 实际上，水泥的水化过程很慢，较粗 水泥颗粒的内部很难完全水化。因此， 硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完 全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不 均质体。
第五章 水 泥
水泥，指加水拌和成塑性浆后， 能胶结砂、石等适当材料并能在空气 和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。 土木建筑工程通常采用的水泥主要有： 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣 硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥等品种。
第一节 硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、０～５％石灰
石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成 的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。
•5.影响水泥凝结硬化的主要因素 • （１）矿物组成 • 不同矿物成分和水起反应时所表现出 来的特点是不同的，如C3A水化速率最 快，放热量最大而强度不高；C2S水化 速率最慢，放热量最少，早期强度低，
后期强度增长迅速等。因此，改变水泥
的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明
显变化。水泥的矿物组成是影响水泥凝 结硬化的最重要的因素.
•２）硅酸二钙 • 硅酸二钙的化学成分为 •2ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为C2S，约占水泥熟料总 量的15％～37％。硅酸二钙遇水后反应较慢，水 化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后 期强度起主要作用。
•（３）铝酸三钙 • 铝酸三钙的化学成分是３CaO·Al2O3，其简写 为C3Ａ，约占水泥熟料总量的7～ • 15％。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大 而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，
•（２）水泥浆的水灰比 • 水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥 的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰 比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分 进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离 较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的 凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。